| 标题 | 公共建筑通风空调系统节能改造研究 |
| 范文 | 李洪砚 袁苗 摘要：公共建筑节能改造是建筑节能的重要组成部分，而通风空调系统改造则是重中之重。以某商务办公建筑节能改造经验为基础，分析了通风空调系统的高耗能问题、冷站群控改造方案及节能效益，为既有建筑节能改造提供参考。 Abstract： energy-efficiency renovation of public buildings is an important part of building energy efficiency， and air conditioning system reform is the most important. Based on the experience of energy-efficiency retrofit in a commercial office building， this paper analyzes the problems of high energy consumption of ventilation and air conditioning system， the reform plan of cold station group and its energy-efficiency benefits， which provides a reference for energy-efficiency retrofit of existing buildings 关键词：公共建筑；節能改造；通风空调系统；冷站群控 Key words： public building；energy-efficiency renovation；air conditioning system；cold station group control 中图分类号：TU831.3+5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）19-0159-02 0 引言 建筑能耗约占全球总能耗的35%[1]，和工业能耗、交通耗能并列为三大耗能系统。公共建筑单位面积耗能量约为其他建筑的3倍，而单体面积超过2万m2，且应用通风空调系统的公共建筑，其单位面积耗电量约为70-300kWh/（m2a），是居住建筑的10倍以上[2]。公共建筑的国内总面积已超过60万m2，对既有公共建筑实施节能改造成为社会及学者们关注的热点[3]。据统计，通风空调系统耗能约占建筑总能耗的48%[4]，对该系统进行节能改造具有重要意义。 本文以某办公楼的通风空调系统改造为案例，研究分析了冷站群控系统改造的技术方案。 1 项目概况 该办公楼为单一业态的公共建筑，位于济南市历城区，2003年投入使用，总建筑面积为3.4万m2，地上24层，地下2层，其中：1-3楼为裙房，主要为食堂、会议室、少量办公室等；4-23楼主要为办公室，以及少量会议室、实验室；24层主要为多功能室。该建筑已于2015年底完成了采暖“汽改水”改造[5]，现空调系统为中央空调形式，采暖末端应用风机盘管。 冷站位于地下2层，共安装了2台冷水机组，3台冷冻水泵，3台冷却水泵，2台动机采暖泵和位于楼顶的2台冷却塔，具体性能参数见表1。 节能改造前，该建筑无冷站群控系统，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵均手动控制，工作日运行策略为7：00-16：30，双休日及法定节假日不开。 2 冷站系统问题分析 2016年7月至8月，通过收集统计该建筑冷站的运行抄表数据，整理并分析了冷站的运行情况，发现冷站运行存在3个不足。 2.1 缺少高效的控制手段 无法实现冷站的变负荷自动调节运行，需要人为根据现场经验手动开启冷水机组、冷冻泵、冷却水泵等设备，从而增加了人力投入，无法高效地对设备进行优化控制，仅凭经验控制该系统必然造成能源浪费。 2.2 冷冻侧与冷却侧“大流量小温差” 因为冷冻泵、冷却泵不是自动定温差/压差的变频控制设备，一直处于工频运行状态，导致了“大流量小温差”，浪费较多电耗，控制设计不合理。 2.3 冷机负载率较低 根据冷站抄表记录数据分析，冷水机组负载率一直处于60%左右，使得冷水机组长期在低负载率和低效率的状态下运行，既浪费了能耗，也加快了冷机的损耗。 综上，冷站的主要问题，是由于冷站群控功能的不完善，导致冷站运行效率低下，造成能源浪费。 3 改造方案设计 为解决以上问题，需进行冷站群控管理系统的合理设计，实现冷站的自动优化运行，改善“大流量小温差”的现状。 3.1 冷源系统 根据冷水机组负载率变化情况调节冷水机组的供水温度设定值，以确保冷水机组运行在高效工作点上，提高冷水机组的运行效率。当冷水机组蒸发温度每提高1℃，即冷冻水出水温度设定值每提高1℃，冷机能效比将提高约3%。 结合冷站实地运行抄表记录，可知冷水机组出水温度范围为7-10℃，冷冻水供水温度设定值为7℃，通过优化蒸发器出水温度设定值可有效提高冷水机组效率，降低冷水机组电耗。同理，通过降低冷水机组冷凝水侧进水温度，降低冷水机组电耗。 3.2 冷冻水与冷却水输配系统 改造前，冷冻泵系统采用的是一次泵变频系统，冷机并联之后与冷冻泵串联，控制策略采用“一机对一泵”方式，冷却水系统亦没有变频系统。根据现场调研分析，发现冷冻侧与冷却侧的节能改造首先需要安装变频器，使之能够变频运行，同时优化冷冻泵与冷却泵控制策略，采用变频控制。 为实现原冷冻泵与冷却泵变频，采用定频流量的控制方式，而实际在小负荷时，采用定流量的方式并不节能，因此考虑定温差的控制方案。选择合适的供回水温差为5℃，根据7月至8月的冷冻侧温度数据，在制冷量不变的前提下，已控制5℃温差为基础策略，最小频率不低于40Hz，保持冷冻侧与冷却侧的最小流量，则按照冷站运行数据，计算冷冻泵与冷侧泵的节能量分别为2.2万kWh与1.7万kWh。 3.3 冷却塔系统 项目冷站共有2个冷却塔，每个冷却塔设有1个风机，改造前，冷却塔风机已经有变频器且变频运行，冷却塔风机控制采用检测冷却水供、回水温度的优化控制策略，当温度高于37℃时，冷却塔风机自动启动，不满足时再启动另一台冷却塔风机；当温度低于25℃时，冷却塔风机自动关闭一台，温度更低时，再关闭另一台冷却塔风机。 经分析，此种控制策略基本实现了冷却塔风机的启停控制，在一定程度上达到了节省风机电耗的目的，但是出现了冷却塔散热不均的问题，且没有最大化利用冷却塔的散热面积，即没有最大化利用自然散热。 据此，设计改造方案为：通过给冷却塔风机加装变频器，采用定冷却塔出水温度的控制策略，“停风不停水”，统一调整冷却塔风机的频率，实现冷却塔联合变频控制；冷站群控逻辑算法，应在综合分析室外干湿球温度、机组冷却水温效率曲线、需求冷量等基础上，实现冷却塔出水温度设定值自行控制。 4 改造节能效果分析 根据上述改造内容，大致估算节能量如表2。 5 结语 当前，我国公共建筑存量大、耗能高，而政策复杂则导致了诸如节能改造困难、能源浪费等问题，如何在既定约束条件下实现预期经济目标，是一项重要课题。该节能改造项目聚焦通风空调系统，应用技术普遍，改造成本较低节能效果却较好。希望文章观点可以为类似工程提供有益思路，进而提升公共建筑节能改造的经济效益。 参考文献： [1]李洪砚.绿色建筑实施推广的体制机制研究[D].济南：山东建筑大学，2015. [2]侯静，武涌，刘伊生.既有公共建筑节能改在市场化途径研究[J].城市发展研究，2014，21（6）：1-5. [3]李洪砚，朱绪格，张大鹏.民用建筑“热改困局”：一个三方博弈的视角[J].价值工程，2013（35）：113-115. [4]田顺.山东地区既有公共建筑节能改造及节能率的研究[D].济南：山东建筑大学，2017. [5]陈文，李震，魏林滨，宋海亮.济南市公共建筑节能改造能耗调查与案例分析[J].建设科技，2016（09）：27-29，34. |
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